镍基整体式催化剂重整净化生物制粗燃气性能的研究(英文)

以萘为焦油模型化合物,考察了镍基整体式催化剂上生物质粗燃气干重整和临氧重整的性能。镍基重整催化剂表现出良好的催化重整活性,焦油全部转化为H2、CO及微量轻质组分。在750℃下连续反应108h,未检测到反应器压降变化和CH4与焦油转化率下降,整体式催化剂表现出较好的活性和稳定性。     

生物质焦油模化物蒸汽重整实验研究

生物质焦油是生物质热解和气化过程中不可避免的副产物,并且在生物质应用过程中存在有害的影响,因此对于生物质焦油转化的研究受到广泛的关注。本文在试制开发低流阻高强度的蒸汽重整整体式催化剂的基础上,以苯和甲苯作为焦油的模型化合物,在管式反应器上研究了该催化剂作用下,温度、蒸汽量对焦油催化转化以及裂解气体成分的影响;并实验研究了催化剂作用下温度和水碳摩尔比S／C对甲烷转化率的影响。实验发现,苯和甲苯的转化率都随温度的提高而升高。甲苯和苯在裂化温度900℃,S／C=2时整体式催化剂催化作用下转化率分别达到94．1％和77．1％;在600℃时实现了甲烷气体的高效转化;蒸汽量的增加有助于裂解气体成分的调整,同时也促进了消碳反应的进行。     

担载型镍基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应机理的研究

采用TPSR、TPD和脉冲反应等方法对担载型镍基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应过程中二者的吸附和解离行为进行了详尽的研究．结果表明：CH4在镍基催化剂表面被吸附时至少可解离为三种表面碳物种——Cα、Cβ和Cγ．其中完全脱氢的Cα物种是活泼的反应中间体，而石墨态的Cγ物种则可能是造成催化剂积碳的前身物．高温下部分脱氢的Cβ物种可与H2或CO2反应生成CH或CO．另一方面，CO2仅在该催化剂表面发生弱吸附且只形成一种吸附态．在此基础上推测出甲烷二氧化碳重整反应的协同作用机理．     

氮化氧化铈负载镍基催化剂催化甲烷二氧化碳重整反应性能研究

水热法合成的棒状CeO2载体(CeO2-R)经过高温NH3氮化,得到了氮化的CeO2载体(N-CeO2-R).采用满孔浸渍法浸渍活性金属Ni,通过XRD、TEM、XPS和H2-TPR等表征手段,研究了载体及催化剂结构.结果表明:棒状CeO2载体在氮化前后,其形貌基本保持不变,同时载体中部分O原子被N原子取代,H2-TP...     

甲烷二氧化碳重整中钴基催化剂催化性能影响因素的研究

采用常压固定床反应器,考察了负载型Co基系列催化剂的焙烧温度、钴含量以及还原温度对甲烷二氧化碳重整过程的影响;筛选出适宜的工艺条件。结果表明,7%Co/BaTiO3催化剂在反应温度为700℃,压力为0.1 MPa,nCO2∶nCH4为1∶1,气相空速GHSV为12 000 h-1的条件下表现出相对良好的催化活性,可得到87.68%的CH4转化率、75.37%的CO选择性和68.31%的H2收率。     

金属铝整体式载体催化剂的油烟净化性能研究

制备了金属铝做基质的整体式催化剂，并对该催化剂进行了油烟净化性能的初步研究．采用淬火、活性测定、XRD等手段考察了用溶胶—凝胶法、水解法和碱处理三种方法制备的Al2O3层的牢固度和制备的催化剂活性．结果表明，水解法制的溶胶牢固度较好，但活性不如溶胶—凝胶法所制溶胶;Na2CO3处理过的载体牢固度差，负载贵金属后有一定活性．另外，加入B2O和CeO2助剂可提高催化剂活性和热稳定性．     

二氧化碳重整镍基催化剂性能对还原温度和积碳的影响

通过Sol-Gel方法制备了Ni-TiO2-Al2O3干凝胶催化剂.该催化剂在973 K条件下焙烧10 h后比表面积为363 m2/g,孔分布介于2.5nm～2.7 nm之间.采用BET,X-射线衍射和热重及差热分析考察了Al2O3组份和还原温度对Ni/TiO2催化剂的影响.结果表明,Al2O3的加入,使催化剂颗粒度变小,镍的分散度提高,抑制了Ni-TiO2-Al2O3催化剂上的积碳,从而明显提高了Ni-TiO2-Al2O3催化剂上二氧化碳重整反应的活性和稳定性.     

SAPO-34/堇青石整体式催化剂的制备及其催化甲醇制烯烃性能

采用气相转移法(Q)、原位合成法(Y)和涂覆法(Z),制备出了3个系列的不同SAPO-34含量的SAPO-34/堇青石整体式催化剂。采用XRD和N₂吸脱附等分析测试技术表征了催化剂的结构,在固定床反应器上评价了整体式催化剂的甲醇制烯烃反应性能。结果表明：3个系列的SAPO-34/堇青石整体式催化剂堇青石表面SAPO-34分子筛的基本骨架没有发生大的改变,气相转移法制备的催化剂具有相对较大的比表面积,原位合成法制备的催化剂具有相对稍大的孔径。在催化剂的SAPO-34含量相近的情况下,气相转移法制备的催化剂具有最好的催化性能;以(Q)19.7%SAPO-34/堇青石整体式催化剂为例,在反应温度380~420℃、空速520~810mL/(g·h)的条件下有利于低碳烯烃的生成。在400℃和670mL/(g·h)的反应条件下,低碳烯烃的选择性最高,乙烯和丙烯的选择性分别可达到40.91%和32.80%,乙烯和丙烯的总选择性能达到73.71%。     

镍基催化剂上焦油组分裂解反应研究

以甲苯为煤焦油模型化合物,研究了镍基催化剂对焦油组分催化裂解反应特性的影响.采用浸渍和分步浸渍的方法制备了Ni/Al2O3和Ni/MgO-Al2O3两个系列镍基催化剂,考察了催化剂组成(Ni含量、MgO含量)、反应条件(温度、空速、水蒸气含量)对焦油组分催化转化的影响.结果表明:Ni含量在0.2％左右时,Ni/Al2O3具有较高的催化活性,催化剂的活性随着Ni含量的继续增加而下降,作为助催化剂的MgO可以减少催化剂表面积炭.高温有利于H2和CO的生成,但不利于CH4的生成.水/甲苯比是影响焦油催化裂解的重要因素,较高水/甲苯比有利于H2的产生,而不利于CO和CH4的生成.     

生物质烧结燃料性能优化研究

烧结生产过程产生了包含颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和二口恶英的高温烧结废气.为减少烧结污染物排放,制备新型生物质燃料取代烧结矿石燃料,通过生物质炭化、生物质成型等对比实验确定优化生物质燃料最优实验条件.实验结果表明:锯末炭化分为两个阶段,在室温(25℃)~400℃适宜炭化升温速率为5℃/min,在400~600℃适宜炭化升温速率为20℃/min,锯末燃料适宜成型压力为50 M Pa.通过对适宜条件下制备的生物质烧结燃料与烟煤和焦炭进行对比实验,其比表面积、孔容孔径和燃料燃烧性能大幅改善,接近矿石燃料.     

甲醇水蒸气重整微型反应器催化剂涂层的研究

为解决燃料电池氢源问题,针对甲醇水蒸气重整微型反应器,研究了一种新的催化剂涂层技术。结果表明：催化剂涂层与金属基体结合紧密,具有较高的比表面积。当温度为293℃,空速为4.14h^-1时,在环状微反型器中,测得甲醇的转化率为88.2％,未发现副产物甲酸甲酯、甲醛。100h的连续实验结果表明该涂层催化剂活性在反应开始40h之后基本保持稳定。     

生物质烧结燃料反应性优化研究

由于生物质燃料放热反应太快,直接应用在烧结中导致火焰前峰与热波前峰不匹配影响烧结矿性能.因此,利用CaO粉末对生物质燃料孔隙进行填充和生物质燃料“包裹制粒”对生物质燃料改性,并利用差热实验和热重实验对改性后燃料和焦煤进行对比检测实验.结果表明:生物质燃料经CaO粉末改性后,生物质燃料放热开始反应温度Te提升至382.09℃,放热拐点温度Ti提高至395.23℃,差热曲线(DTA)后移延缓热量释放;改性生物质燃料经包裹制粒后,开始失重温度提高至462℃,放热时间明显延长,与焦粉失重曲线接近.     

Fe/活性炭催化剂上合成气合成液体燃料

以活性炭为载体,钾为助剂,浸渍法制备了Fe/活性炭催化剂,在固定床反应器中考察了不同铁含量、助剂、载体的催化剂的催化性能。结果表明Fe/椰壳活性炭具有较高的一氧化碳转化率和C+5烃收率。考察了反应温度、压力、空速等对费-托合成的影响。在Fe/椰壳活性炭催化剂上,适宜的温度(300～350°C),中压(2.5MPa)及较低空速(1000h-1)有利于合成气合成液体燃料。     

生物质裂解气的催化重整调变特性研究

采用真空浸渍法制备了双金属氧化物的复合型整体催化剂,考察了不同工况条件对生物质裂解气的催化重整调变反应性能的影响.结果表明,负载Ni O-Co_3O_4双氧化物的复合型催化剂,在850℃,CH_4的转化率达到94%,C_2H_4的转化率达到98%.     

生物质燃料催化氧化燃烧机理

定性实验验证了两种固态催化氧化剂MnO2和KMnO4的催化氧化性能.选取有代表性的生物质燃料秸秆和锯末,探讨了MnO2固相催化氧化燃烧生物质燃料机理.采用热重分析法,对锯末这种生物质燃料在空气氛围中以MnO2为催化剂的燃烧过程进行了对比研究,结果表明,添加MnO2能显著改善生物质燃料的燃烧性能,降低燃料的着火温度,提高燃料的燃烧速度,使燃料的燃烧过程更集中.采用X射线衍射分析法, 证明了燃烧过程中氧化还原反应的发生.     

生物质成型燃料洁净生产分析

为了定性和定量地对生物质成型燃料进行清洁生产评价,以平模和环模为成型设备的生物质一体化成型燃料生产系统为例,分析了生物质成型燃料工艺选择合理性、参数控制的有效性、生产稳定性、设备自动化程度、设备布置的合理性、公用工程节能要求等生产工艺与装备要求指标,新鲜水耗系数、能耗系数、物耗系数、清洁能源消耗系数、资源有毒有害系数等资源能源利用指标,产品合格率、产品寿命、有害产品系数等产品指标.结果表明:生物质成型燃料符合国家政策、工艺选择合理,从源头上杜绝了污染物的产生,消除了末端治理的压力;同时该系统生产稳定、自动化程度高、设备布置合理、能耗低;生产系统的新鲜水耗系数几乎为零,物耗系数小、能耗系数小、清洁能源消耗系数小、资源有毒有害系数极低;同时,生物质成型燃料是一种合格、耐烧和十分清洁的产品.     

CO2催化重整生物质焦油金属催化剂的研究进展

生物质焦油是生物质气化过程中产生的一种有害副产物,它的存在严重制约了生物质气化技术的发展。利用先进的金属催化剂,将生物质焦油与CO₂进行催化重整,获取小分子燃料气体,不仅可将生物质焦油进行转化利用,而且还实现了温室气体的减排,具有重大的现实意义。介绍了CO₂催化重整生物质焦油所用的金属催化剂,主要包括Ni基催化剂、碱金属催化剂以及非Ni的其他过渡金属催化剂。总结了各类催化剂的优缺点,并对未来生物质焦油催化重整技术作了展望。